В монографии впервые обощаются результаты исследований в сформировавшемся около 30 лет назад направлении сильноточной электроники - физике и технике низкоэнергетических (10-40 кэВ) сильноточных (до 30 кА) микросекундных (0,7-5мкс) электронных пучков (НСЭП) большого сечения (до 80 см2), генерируемых в диодах с плазменным анодом. Изложены методы создания плазменного анода, закономерности возбуждения взрывной эмиссии под плазмой, особенности формирования и транспортировки НСЭП в плазменном канале, вопросы обеспечения однородности и управления формой поперечного сечения НСЭП и установок на их основе.Значительное внимание уделено использованию источников НСЭП для модификации поверхностных слоев материалов методом импульсного плавления. Представлен ряд достижений в использовании НСЭП для обработки изделий, применяемых в медицине, электрофизике и машиностроении. Для специалистов в области сильноточной электроники, электрофизики и модификации материалов мощными импульсными потоками энергии.

Монография посвящена физическому и математическому анализу явлений пространственного заряда в интенсивных потоках заряженных частиц. Такие потоки используются в электронных приборах, ионных двигателях, ускорителях заряженных частиц, установках для структурной обработки, теплового нагрева, сварки и плавки металлов в вакууме. Рассмотрены основные достижения в области методов исследования свойств потоков и расчета электронно-оптических систем за последние 10-15 лет.Книга адресована специалистам, занимающимся конструированием устройств, в которых находят применение интенсивные электронные и ионные пучки, а также преподавателям, аспирантам и студентам старших курсов университетов и технических вузов, специализирующимся в соответствующих областях электроники и ядерной физики.

Настоящий сборник — первый из серии намеченных к изданию сборников работ, выполненных в лаборатории академика П. Л. Капицы и посвященных развитию электроники больших мощностей, изучающей проблемы генерации мошных высокочастотных электромагнитных колебаний и их преобразования в другие виды энергии.

В книге изложены принципы построения импульсных устройств нано- и пикосекундного быстродействия и различные аспекты их применения. Рассмотрены методы генерирования и обострения фронтов коротких электрических и световых импульсов, а также способы измерения их параметров. Приводятся сведения о быстродействующих детекторах излучений и о способах съема сигналов с подобных устройств. Рассматриваются схемы устройств для предварительной обработки нано- и пикосекундных сигналов (усилителей, дискриминаторов, устройств временной привязки, совпадений и антисовпадений). Особое внимание уделено быстродействующим преобразователям напряжений и измерителям коротких временных интервалов. Рассматриваются современные методы регистрации формы быстрых сигналов, в том числе с помощью цифровых запоминающих осциллографов с частотами дискретизации до десятков гигагерц. Для широкого круга инженерно-технических и научных работников, занимающихся импульсными измерениями в физических экспериментах и в области информационных технологий, а также для студентов соответствующих специальностей.

В учебном пособии описаны экспериментальные методы в сильноточной электронике, в том числе особенности осциллографической регистрации наносекундных сигналов, высоковольтных импульсов напряжения и больших импульсных токов, измерения параметров сильноточных электронных пучков и мощных импульсов СВЧ-излучения, радиосигнальные линии передачи и методы борьбы с электромагнитными помехами. Разработано в рамках реализации Инновационной образовательной программы ТПУ по направлению «Энергосберегающие, базовые, специальные и промышленные электроразрядные, радиационные и плазменно-пучковые технологии». Пособие предназначено для магистрантов, обучающихся по направлениям «Микроволновая электроника» и «Физическая электроника», а также может быть полезно студентам, аспирантам, инженерно-техническим и научным работникам, специализирующимся в области мощной импульсной техники и электрофизики.

В пособии описаны экспериментальные методы в сильноточной электронике, в том числе особенности осциллографической регистрации наносекундных сигналов, высоковольтных импульсов напряжения и больших импульсных токов, измерения параметров сильноточных электронных пучков и мощных импульсов СВЧ-излучения, радиосигнальные линии передачи и методы борьбы с электромагнитными помехами. Предназначено для магистрантов, обучающихся по специальности «Физическая электроника». Может быть полезно студентам, аспирантам, инженерно-техническим и научным работникам, специализирующимся в области мощной импульсной техники, сильноточной электроники и электрофизики.

В книге обобщаются результаты теоретического исследования процесса ускорения электронов в классическом круговом и разрезном микротронах, результаты экспериментов по проверке теоретических выводов и по исследованию свойств ускоренных в микротроне электронов. Рассматриваются пути применения микротронов как источников тормозного излучения, позитронов, нейтронов (быстрых, резонансных и медленных), рентгеновского излучения и возможные процессы генерации рентгеновского излучения. Широко освещаются вопросы медицинских применений этого ускорителя (для радиотерапии и производства медицинских радионуклидов), возможные направления применения микротронов в геологии, геохимии, редкоземельной промышленности, для экспрессного определения содержания благородных металлов и состава различных руд. В книге также рассмотрены работы по околобарьерному и подбарьерному фотоделению тяжелых ядер, исследованию свойств спонтанно делящихся изомеров, поиску в природе непаулевских атомов, изучению фотоядерных реакций с вылетом альфа-частиц, исследованию двунейтронного распада ядер и высокоспиновых ядерных состояний. Предназначена широкому кругу научных работников, преподавателей, аспирантов и студентов, специализирующихся в области физики электронных ускорителей и их применений.

Излагаются основные теоретические принципы сильноточной наносекундной коммутации; приводятся зависимости, позволяющие выбрать условия работы коммутаторов; описаны различные виды искровых коммутаторов в сжатом газе; рассматривается коммутация в жидких и твердых диэлектриках; подробно изложены исследования объемного разряда в газе в ионизацией электронным пучком; описаны новые методы кммутации - в вакуумных и полупроводящих средах.Книга представляет интерес для физиков-электроников, специалистов, занимающихся вопросами разработки и применения генераторов сильноточных высоковольтных наносекундных импульсов.

Цель книги - дать представление о современном состоянии проблемы получения сильноточных релятивистских электронных пучков и их использования для осуществления коллективных методов ускорения, нагрева плазмы и генерации электромагнитных волн. Описываются методы получения мощного рентгеновского излучения с помощью электронных пучков, освещаются результаты, полученные авторами, а также достижения советских и зарубежных ученых.Книга предназначена для научных сотрудников и аспирантов, работающих в области ускорительной техники и физики плазмы, а также для студентов старших курсов физических специальностей.

Рассматриваются физические процессы, связанные с транспортировкой электронных пучков из вакуума в плотные среды. Анализируются закономерности рабочих процессов в малогабаритных системах вывода пучков, основанных на использовании последовательных ступеней давления, соединенных каналами, формируемыми самим пучком в графитовых разделительных диафрагмах. Рассматриваются проблемы экспериментальной отработки систем транспортировки, а также основные задачи, решаемые при их проектировании. Показаны нетрадиционные области использования электронных пучков, в том числе выведенных за пределы вакуумного объема с использованием малогабаритных выводных систем. Для научных работников, специализирующихся в области физики плазмы и электронных пучков, и инженеров, занимающихся разработкой и эксплуатацией ускорительной техники. Может быть также полезна аспирантам и студентам вузов старших курсов соответствующих специальностей.

Сборник содержит оригинальные теоретические и экспериментальные работы по различным разделам физики плазмы, таким как физика газового разряда, сильноточная электроника, диагностика и применение плазмы и др.Предназначен для студентов и аспирантов физических специальностей, а также для специалистов по физике плазмы.

Краткий курс лекций посвящен генерированию мощных наносекундных электрических импульсов и их применениям. Рассмотрены физические принципы, лежащие в основе методов накопления энергии, коммутации, трансформирования и передачи импульсов, получения сильноточных электронных пучков, мощных импульсов СВЧ, лазерного и рентгеновского излучений. Затрагивается вопрос об использовании методов импульсной энергетики для инерциального термоядерного синтеза. Приведен ряд схематических примеров технической реализации мощных импульсных устройств. Для студентов и магистрантов физико-технических специальностей как вводный курс при изучении импульсной энергетики и электроники, а также аспирантов, научных работников и инженеров, собирающихся использовать методы импульсной электрофизики в своей работе.

Монография посвящена эктонам - эмиссионным центрам, образующимся на поверхности катода в результате разогрева и взрыва микрообъемов за счет большой удельной энергии в них. Если возникающий при этом ток будет выше некоторой предельной величины, то имеет место процесс самоподдержания эктонов.Монография состоит из трех частей. В первой рассматривается взрывная эмиссия электронов, изучение которой позволило подойти к пониманию сути эктонов, во второй - роль эктонов в электрических разрядах, главным образом в вакуумных и газовых. В третьей части показывается роль эктонов в электрофизических устройствах: импульсных ускорителях электронов, в импульсных источниках рентгеновских лучей, вакуумных разрядниках и т. д.Книга адресована специалистам в области физики низкотемпературной плазмы вакуумных и газовых разрядов, импульсной электроники и электрофизики.

Во втором томе книги «Нестационарные и хаотические процессы» рассмотрены такие современные области исследования в радиофизике, электронике и нелинейной динамике как разработка новых принципов генерации хаотических сигналов СВЧ-диапазона и создание на их основе источников широкополосных шумоподобных сигналов для современных информационно-телекоммуникационных систем, различные методы управления хаотическими колебаниями в пучково-плазменных системах, синхронизация (в том числе и хаотическая) в приборах электроники сверхвысоких частот, нелинейные волновые процессы в системах с магнитостатическими волнами и при распространении волновых пучков. Для физиков различных специальностей, интересующихся процессами взаимодействия электронов с электромагнитными полями, для научных работников, аспирантов и инженеров, проводящих исследования в области вакуумной СВЧ электроники, радиофизики, радиотехники и физики плазмы. Она может быть полезна студентам старших курсов соответствующих специальностей.

В сборнике рассмотрены явления, происходящие при генерации электронных пучков и в наносекундных разрядах в плотных газах, накачиваемых высоковольтными импульсами напряжения с субнаносекундным фронтом. Приведены теоретические и экспериментальные результаты по генерации мощных электронных пучков в плотных газах, наблюдению объемного рентгеновского излучения и объемной ионизации плотного газа в неоднородном поле, а также по получению лазерной генерации в разрядах на основе волны размножения электронов фона. Показано, что такие разряды представляют интерес для создания эксиламп с большой импульсной мощностью спонтанного излучение. Сборник предназначен для научных работников, аспирантов и студентов старших курсов, занимающихся физикой газового разряда и физикой плазмы.

Книга посвящена автоэлектронной эмиссии, ее закономерностям, предельным возможностям эмиссионного процесса и приложению к задачам вакуумной наноэлектроники. Предназначена для студентов физических и научно-технических факультетов, магистров, аспирантов и ученых, специализирующихся в области эмиссионной электроники, физики твердого тела, а также инженеров и технологов, работающих в области вакуумной наноэлектроники.

В сборнике представлены результаты разработок и исследований импульсных генераторов электронных пучков, тормозного и нейтронного излучений, а также исследований в области физики газового разряда, выполненных во ВНИИЭФ под руководством доктора технических наук В. А. Цукермана. Приведены материалы по использованию их в науке, технике и народном хозяйстве. Сборник предназначен для специалистов, работающих в области сильноточной электроники, высоковольтной импульсной техники, сильноточных газовых разрядов, физики воздействий излучений на материалы и аппаратуру, рентгено- и нейтронографии.

В настоящей монографии впервые физика всех трех стадий вакуумного рязряда: пробоя, искры и дуги - изложена с единых позиций. В основе всех этих стадий лежат два фундаментальных процесса. Во-первых, это микроскопические взрывы на поверхности катода и взрывная эмиссия электронов, которая происходит в виде отдельных порций электронов, названных автором эктонами. Во-вторых, это взаимодействие плазмы, образуемой этими микровзрывами, с поверхностью катода. В результате этого взаимодействия возникают новые микровзрывы, что приводит к самоподдержанию разряда. Как правило, микроскопические взрывы происходят за счет джоулева разогрева, обусловленного большой плотностью тока в микрообъемах катода.Для физиков, изучающих электрические разряды, инженеров-электриков, занимающихся созданием вакуумного электрофизического оборудования, а также для студентов, изучающих электрофизику, электроэнергетику, технику высоких напряжений и сильноточную электронику.

Излагаются вопросы, связанные с особенностями сильноточных разрядов, которые по своим характеристикам могут служить высокоинтенсивными источниками света видимого и ультрафиолетового диапазонов. Проведен анализ физических процессов, протекающих в излучающих самосжатых разрядах в плотной плазме, а также в разрядах в газах при высоких давлениях. Обсуждаются методы создания и диагностики излучающих разрядов различных геометрических конфигураций, используемых в физике и технике; детально анализируются харатеристики равновесного состояния таких разрядов, их оптические свойства (излучение) и энергетика. Обсуждаются также вопросы использования различных типов излучающих разрядов для накачки ОКГ.Книга рассчитана на инженеров и физиков, занимающихся разработкой источников света, а также на аспирантов и студентов старших курсов университетов и технических вузов.

Учебник-монография по актуальному направлению на стыке «классической» вакуумной электроники и нанотехнологий. Наряду с теоретическими моделями особенно подробно даны сведения об экспериментальной технике для исследований, технологиях изготовления эмиттеров и различных конструкциях автокатодов. Подробно изложены результаты исследований и применения новых наноматериалов и углеродных нанотрубок для создания автокатодов и электронных пушек на их основе. Рассмотрены применения автокатодов в новых источниках света и плоских дисплеях, СВЧ приборах и рентгеновских трубках. Для студентов старших курсов и преподавателей, инженеров-разработчиков в различных областях прикладной физики и электроники.

Книга посвящена одному из вопросов современной физической электроники - вторичной электронной эмиссии. Рассмотрены методы измерений: коэффициента вторичной эмисии (ВЭ), неупругого и упругого отражения электронов, распределения вторичных электронов по энергиям. Изложены основные закономерности явления ВЭ при малых энергиях первичных электронов; явления неупругого рассеяния электронов; ВЭ металлов и элементарных полупроводников; ВЭ диэлектриков и эффективных эмиттеров; ВЭ, усиленной полем. Рассмотрены вопросы статистики и временной дисперсии ВЭ. Излагаются закономерности истинной ВЭ и выясняется роль неупруго отраженных электронов во ВЭ; подробно излагаются методы экспериментального определения параметров истинной ВЭ. Приводятся последние данные по угловым зависимостям ВЭ и ВЭ диэлектриков и эффективных эмиттеров. Книга содержит много справочного материала по ВЭ.

В монографии описаны конструкции и приведены выходные параметры линейных индукционных ускорителей, разработанных специально или использованных в определенных модификациях для приборов релятивистской высокочастотной электроники. Рассматриваются способы разрешения разнообразных физических и инженерных проблем, возникающих при расчете, конструировании моделировании и эксплуатации таких ускорителей. Для научных и инженерных работников, специализирующихся в данной области.

В монографии описаны принципы создания и конструкции импульсно-периодических наносекундных ускорителей электронов, а также технология разработки и конкретные радиационные технологии на их основе. Развитие техники генерации высоковольтных импульсов наносекундной длительности на основе эффекта наносекундного обрыва тока в полупроводниковых диодах создало предпосылки для разработки наносекундных ускорителей электронов импульсно-периодического режима действия. Такие ускорители генерируют пучки большого сечения с высокой интенсивностью, обладающие сильным биологическим действием. Однако для создания промышленных ускорителей и реализациии высокоэффективных радиационных технологий необходимо обеспечить требуемый диапазон параметров пучка, высокую надежность и ресурс ускорителей. Рассмотрены примеры применения созданных ускорителей в различных отраслях науки и техники, в частности, для радиационной стериализации и дизенфекции медицинских и пищевых продуктов, сырья животного и растительного происхождения, наведения дефектов в твердых телах, в радиационно-химических технологиях и т. п.Изложены вопросы измерения параметров электронных пучков, мониторинга параметров и автоматизации управления ускорителей. Книга может быть использована в качестве учебного пособия для студентов и аспирантов физических и инженерных специальностей, в том числе по курсу "Физические установки", и справочники при курсовом и дипломном проектировании для направления 14030 "Ядерные физика и технологии", Специальностей 140306 "Электроника и автоматика" и 330300 "Радиационная безопасность человека и окружающей среды". Содержит обширный фактический материал. Исследования выполнены за счет гранта Российского научного фонда № 16-16-04038 "Разработка электрофизических технологий по обеспечению ветеринарной и биологической безопасности в птицеводстве" и отражены в главах монографий 2, 4, 5, 7, 11, 12.